矿井通风第五章

2020/7/31第五章掘进通风第一节掘进通风方法第二节掘进通风设备与选择计算第三节局部通风机通风安全管理2020/7/32第一节掘进通风方法掘进通风方法分为2大类，利用矿井总风压通风和使用局部通风设备通风。一、利用矿井总风压通风利用矿井总风压的一部分能量，借助于各种导风设施。将新鲜风流引入掘进工作面。根据导风设施不同，分为以下4类：1、用纵向风墙或风障导风。这种方法是用纵向风墙或风障将巷道一分为二，构成进，回风同路，其通风阻力由矿井主要通风机克服，挡风墙上设置调节风窗控制掘进工作面的风量。利用总风压克服导风风筒和独头巷道的通风阻力，为掘进工作面供给所需风量。由于图5-1风幛导风图5-2风筒导风1－风幛；2－调节风门1－风筒；2－风墙；3－调节风门2020/7/33第一节掘进通风方法2、利用风筒导风。风筒的通风阻力较大，所能利用的总风压有限，一般适用于风量不大，通风距离不长的掘进工作面。3、利用平行巷道通风。当两条平行巷道同时掘进时，可每隔一定距离开一联络巷，前一联络巷掘通后，后一联络巷即封闭。由两条巷道与联络构成一个进，回风系统，由总风压供风。独头巷道部分可利用风障或风筒导风。图5-3平行巷道导风图5-4钻孔导风1、上山；2、钻孔2020/7/34第一节掘进通风方法4、利用钻孔导风离地表或邻近水平较近处掘进长巷或反眼、上山时，可用钻孔沟通掘进巷道，以便建立独立通风系统。如在潘东公司W4B5回风下山掘进与W4-530m大巷之间采用钻孔沟通；望峰岗矿-820m车场揭煤前将采用钻孔与-660m车场沟通后直接将回风引入风井而构成独立通风系统。利用总风压通风的优点是安全可靠，管理方便，但须有足够的风压以克服通风阻力；其缺点是漏风大，有效风量低，只适合用于短距离掘进巷道或两条长距离巷道同时掘进。2020/7/35第一节掘进通风方法二、使用局部通风设备通风掘进用的局部通风设备有两类：引射器和局部通风机。（一）引射器通风引射器通风是将高压水或压缩空气的部分能量传递给风流，克服风流在风筒和独头巷道中流动的阻力，达到给掘进工作面供风的目的。根据高压流体的不同，分为压气引射和水力引射器。这种通风方法具有设备简单、安全、有利于除尘降温的优点，其缺点是风压低、风量小、效率低。2020/7/36第一节掘进通风方法SLS)5~4(（二）局部通风机通风随着煤炭工业的发展，采煤方法的改革，特别的机械化程度的提高和局部通风的进步，局部通风方法取代了全风压通风，成为我国掘进工作面的主要通风方法。用局部通风设备通风时，其工作方法有3种：压入式，抽出式，压抽混合式，这3种通风方式设备的布置如图所示。1.压入式布置方式：图5-5压入式通风2020/7/37第一节掘进通风方法在巷道条件下，一般有：S——巷道断面,m2。Ls－－从风筒出口至射流反向的最远距离（即扩张段和收缩段总长）称射流有效射程。特点：（１）局扇及电器设备布置在新鲜风流中；（２）有效射程远，工作面风速大，排烟效果好；（３）可使用柔性风筒，使用方便；（４）由于Ｐ内＞Ｐ外，风筒漏风对巷道排污有一定作用。要求：（１）Ｑ局＜Ｑ巷，避免产生循环风；（２）局扇入口与掘进巷道距离大于10m；（３）风筒出口至工作面距离小于Ls。2020/7/38第一节掘进通风方法SLe5.12.抽出式布置方式：图5-6抽出式通风在巷道边界条件下，其一般计算式为：2020/7/39第一节掘进通风方法式中S——巷道断面，m2有效吸程Le——风筒吸口吸入空气的作用范围。特点：（１）新鲜风流沿巷道进入工作面，劳动条件好；（２）污风通过风机；（３）有效吸程小，延长通风时间，排烟效果不好；（４）不通使用柔性风筒。2020/7/310第一节掘进通风方法3.压入式和抽出式通风的比较：1)压入式通风时，局部通风机及其附属电气设备均布置在新鲜风流中，污风不通过局部通风机，安全性好；而抽出式通风时，含瓦斯的污风通2)压入式通风风筒出口风速和有效射程均较大，可防止瓦斯层状积聚，且因风速较大而提高散热效果。然而，抽出式通风有效吸程小，掘进施工中难以保证风筒吸入口到工作面的距离在有效吸程之内。与压入式通风相比，抽出式风量小,3)压入式通风时,掘进巷道涌出的瓦斯向远离工作面方向排走,而用抽出式通风时,4)抽出式通风时,新鲜风流沿巷道进入工作面，整个井巷空气清新，劳动环境好；而压入式通风时，污风沿巷道缓慢排出，当掘进巷道越长，排污风速度越慢，受污染时间越久。5)压入式通风可用柔性风筒，其成本低、重量轻，便于运输，而抽出式通风的风筒承受负压作用，必须使用刚性或带刚性骨架的可伸缩风筒，成本高，重量大，运输不便。2020/7/311第一节掘进通风方法4.混合式通风混合式通风是压入式和抽出式两种通风方式的联合运用,按局部通风机和风筒的布置位置，分为长抽短压和长压短抽。1)长抽短压2)工作面的污风由压入式风筒压入的新风予以冲淡和稀释，由抽出式主风筒排出，其中抽出式风筒须用刚性风筒或带刚性骨架的可伸缩风筒，若采用柔性风筒，则可将抽出式局部通风机移至风筒入风口，改为压出式，由里向外排出污风图5-7长抽短压通风方式2020/7/312第一节掘进通风方法2)长压短抽工作方式：新鲜风流经压入式长风筒送入工作面,工作面污风经抽出式通风除尘系统净化,被净化后的风流沿巷道排出。图5-8长压短抽通风方式2020/7/313第一节掘进通风方法3）混合式通风的主要特点：①通风是大断面长距离岩巷掘进通风的较好方式；②主要缺点是降低了压入式与抽出式两列风筒重叠段巷道内的风量，当掘进巷道断面大时,风速就更小,则此段巷道顶板附近易形成瓦斯层状积聚。2020/7/314第二节掘进通风设备与选择计算一、局部通风机的种类和性能1、局部通风机种类局部通风机是掘进通风的动力设备。掘进通风对风机的要求是：体积小、风压高、效率高、噪声低，风量风压可调，坚固、防爆。以前生产矿井普遍采用JBT系列轴流式局部通风机，有2kw、4kw、5.5kw、11kw、28kw等多个型号，但该系列风机效率不高（最高70%）、风量小、风压低，不能满足目前长距离、大风量掘进通风的需要。目前广泛采用的是大功率对旋局部通风机，主要有2*11kw、2*15kw、2*18.5kw、2*22kw、2*30kw、2*55kw等型号。2020/7/315第二节掘进通风设备与选择计算对旋风机效率高（比JBT提高约15～30%）、噪声低（比JBT降低约6～8dB）。对旋风机由两台电机和叶轮，由外壳对接成一体，一端安扩压筒，另一端固定导向叶轮。随着送风距离的不同可以进行单级运转或双级运转。图5-9FDII系列低噪声对旋轴流局部通风机结构1－集流器；2－电机；3－机壳；4－I级叶轮；5－II级叶轮；6－扩散器；7－消音层2020/7/316第二节掘进通风设备与选择计算⒉局部通风机联合工作1)局部通风机的串联当在通风距离长、风筒阻力大，一台局部通风机风压不能保证掘进需风量时，可采用两台或多台局部通风机串联工作。串联方式有集中串联和间隔串联。(a)集中串联(b)间隔串联(c)风机间距过远图5-10局部通风机串联布置2)局部通风机并联当风筒风阻不大，用一台局部通风机供风不足时，可采用两台或多台局部通风机集中并联工作。2020/7/317第二节掘进通风设备与选择计算二、风筒风筒是最常用的导风装置。对风筒的基本要求是：漏风小、风阻小、使用方便、成本低廉、安全（阻燃、抗静电）耐用。2020/7/318第二节掘进通风设备与选择计算（一）风筒的种类风筒分为刚性、柔性和可伸缩性三种。1.刚性风筒早期通常用金属板制成，近年以玻璃钢风筒为主。玻璃钢风筒比铁风筒轻便（其密度约为钢材的1/4），抗酸、碱腐蚀性强，摩擦阻力系数小，但成本较高。2.柔性风筒是应用更广泛的一种风筒。其最大优点是轻、可伸缩、拆装方便，不通风时占空间小。柔性风筒通常用橡胶、塑料制成。柔性风筒的接头方式有插接、反边接头、双边接头、活三环接头、罗圈接头等。插接最简单，但漏风大，不适于长距离通风，每个接头风阻在0.2～0.3ku左右；反边接头漏风小，不易鼓开，但接头阻力较大，通常每个接头风阻在0.35ku左右，其送风距离可达千米以上；罗圈接头，漏风、风阻均较小，但易鼓开，罗圈接头与胶粘结合使用，可使通风距离达三千米以上。3.可伸缩风筒，是近来生产的带有刚性骨架的柔性风筒。即在柔软性风筒内每隔一定距离加一钢丝圈或旋形钢丝圈。既可用于抽出式通风，承受一定的负压，又具有可收缩的特点，比刚性风筒使用方便。2020/7/319第二节掘进通风设备与选择计算（二）风筒的漏风铁风筒的漏风主要是接头漏风。柔性风筒的漏风除接头处外，还产生于缝合针眼、吊环等处。由于柔性风筒的严密程度和风筒壁鼓胀程度随风压的加大而增加，故接头漏风随风压增加而减少，未抹胶的针眼等漏风随风压增加而增大。（三）风筒的风阻现场常根据实测的风阻求出平均百米风筒的风阻值，称为百米风阻（通常包括摩擦风阻和接头风阻）作为衡量风筒管理质量的指标之一。由于风筒吊挂质量、管理水平不同，同样条件下的风阻值可相差一倍以上。2020/7/320第二节掘进通风设备与选择计算（四）风筒的选择选好用风筒是掘进通风中的重要环节。风筒的选择一般是根据工作面通风方式、需风量、通风距离、巷道断面和风机等条件按经验选取。选择的原则是：1.最大通风距离时，与局扇相配合，应能保证工作面需风量，且扇风机工况点在合理区。2.在巷道断面允许的条件下，尽量采用大直径风筒。3.立井掘时，应用硬质风筒，其它井巷施工非抽出式通风时尽量采用柔性风筒。4.选用阻燃、抗静电性能好的风筒。2020/7/321第二节掘进通风设备与选择计算三、掘进工作面的风量计算。每个独立通风的掘进工作面实际需要风量，应按瓦斯或二氧化碳涌出量、炸药用量、局部通风机实际吸风量、风速和人数等规定要求分别进行计算，并必须采取其中最大值。1、按瓦斯涌出量计算：Q掘＝100q瓦掘×K掘通；，m3/min（5-1）式中Q掘——掘进工作面实际需要的风量，m3/min；q瓦掘——掘进工作面的瓦斯绝对涌出量，m3/min;K掘通——掘进工作面瓦斯涌出不均衡的风量系数,根据实际观测的结果确定。一般炮掘可取K掘通＝2，机掘可取K掘通＝1.5。按二氧化碳涌出量的计算，可参照按瓦斯涌出量计算的方法执行。2、按炸药量计算掘进工作面实际需要的风量（Q掘）：Q掘=25×A，m3／min（5-2）式中A——掘进工作面一次爆破的最大炸药用量，kg。3、按局部通风机的实际风量（Q掘）计算掘进工作面实际需要的风量：Q掘=Q局扇×I，m3/min（5-3）式中Q局扇——掘进工作面局部通风机的实际风量，m3/min是各个掘进工作面所需风量与风筒实际漏风量之和，为方便计算，可参照下表：2020/7/322第二节掘进通风设备与选择计算表5-1局扇风量和局扇功率选型局扇功率（kw）112*11282*152*18.52*222*302*55局扇需供风量（m3/min）200350350400450500550600I——掘进工作面同时通风的局部通风机台数。为了防止局部通风机吸循环风，防止局部通风机吸入口至掘进工作面回风巷口之间的风流处于停滞状态而引起瓦斯积聚，在安装局部通风机的巷道中，除了保证局部通风机的吸风量外，还应保证局部通风机吸入口至掘进工作面回风巷口之间的风速不得低于0.15m/s。4、按人数计算掘进工作面实际需要的风量（Q掘）：Q掘=4*N，m3/min（5-4）式中N——掘进工作面同时工作的最多人数，人。2020/7/323第二节掘进通风设备与选择计算5、按风速进行验算：l）按最低风速验算：各个岩巷掘进工作面的最低风量（Q岩掘）：Q掘≥9×S岩掘，m3/min（5-5）式中S岩掘——岩巷掘进工作面的断面积，m2。各个煤巷或半煤岩巷掘进工作面的最低风量（Q煤掘）：Q煤掘≥15×S煤掘m3/min（5-6）式中S煤掘——煤巷掘进工作面的断面积，m2。2）按最高风速验算：各个岩巷、煤巷或半煤岩巷掘进工作面的最高风量（Q掘）Q掘≤240×S掘，m3/min（5-7）式中S掘—